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研究生:王顗澄
研究生(外文):Wang, Yi-cheng
論文名稱:高爾夫球桿之噪音與振動之研究
論文名稱(外文):A Study on Noise and Vibration of a Golf Club
指導教授:黃柏文黃柏文引用關係
口試委員:朱力民周卓明林阿德邱能信
學位類別:碩士
校院名稱:正修科技大學
系所名稱:機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:高爾夫球頭高爾夫球桿振動噪音
外文關鍵詞:golf club headgolf clubnoisevibration
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最近幾年高爾夫球運動不管在國內或國外都是受到大家十分喜愛的休閒活動,相對地高爾夫球桿的品質也逐漸受到消費者和設計者的重視,然而高爾夫球桿揮擊後都會產生振動和噪音。一但擊球後球桿產生的殘餘振動太大或擊球瞬間產生不悅耳的聲音時,都會讓使用者感覺到不舒服,然而這些問題都一直存在著。目前在國內和國外幾家規模較大的高爾夫球設計與製造公司,無一例外地都對高爾夫球桿所產生振動與噪音的問題非常重視,並且投入釵h研究人員針對問題來做改善。換句話說,消費者在選擇高爾夫球桿的同時,除了重視外型和品牌之外,也逐漸重視高爾夫球桿揮桿的感覺及聲音品質,也就是高爾夫球桿所產生的振動與噪音。
本論文主要針對高爾夫球桿的振動與噪音特性來加以探討並嘗試探討其兩者間關連性,利用有限元素與實驗分析,求得高爾夫球桿的自然頻率與動態特性,並對高爾夫球頭的自然頻率與聲音特性。有限元素分析中,首先利用Pro-ENGINEER建立不同尺寸和形狀的肋在高爾夫球桿上,將所建立好的實體模型匯入ANSYS WORKBENCH做前處理動作,再利用ANSYS分析軟體進行模態分析(Model Analysis)和挫曲分析(Buckling Analysis)來做模擬分析,本內容將一般常見的高爾夫球桿加入肋並改變形狀和尺寸等參數來探討高爾夫球桿結構的振動特性,另外以暫態分析(Transient Analysis)模擬將球體以不同的速度撞擊高爾夫球頭,並探討撞擊瞬間高爾夫球頭所產生的振動特性。在實驗方面則量測高爾夫球頭的自然頻率與聲音特性,並探討高爾夫球頭的振動與噪音兩者關聯性。
綜合以上分析結果得知,高爾夫球桿加入外凸圓弧肋後不管在組桿前或後其自然頻率與挫曲力均有提升。在碰撞分析中,由分析結果得知高爾夫球的初速度越快則高爾夫球頭在碰撞瞬間所受到的應力值與打擊面位移値就會越大。在實驗方面,將高爾夫球頭的振動與噪音實驗結果比較後,發現主要影響頻率皆在2.5kHz到8kHz左右,這也說明了高爾夫球頭的振動與聲音特性有極大的關聯性,而不同樣式的高爾夫球頭其振動與聲音有密切的關聯性。
The finite elemental analysis and experimental analysis on noise and vibration of a golf club is investigated in this article. In ANSYS, the modal analysis and buckling analysis are used to study the effects of geometry shape on nature frequency and buckling force in this article. According to finite elemental analysis results, the number 4C、4D and 8D are the best of golf club reveals quality in terms of vibration.
In experiment, the noise and vibration measurement are employed to study nature frequency and radiated sound of golf club heads. Simultaneously, the results are also compared to study the correlation between natural frequency and radiated sound of the golf club head. Results show that the sounds are strongly correlated with natural frequency of vibration.
目錄
摘要...................................................i
Abstract.............................................iii
誌謝..................................................iv
目錄...................................................v
表目錄..............................................viii
圖目錄................................................ix
符號說明.............................................xiv
第一章 緒論............................................1
1.1 前言..........................................1
1.2 研究動機......................................1
1.3 研究目的......................................3
1.4 文獻回顧......................................4
1.5 論文大綱......................................8
第二章 有限元素分析.................................10
2.1 有限元素法基本原理...........................10
2.1.1 結構模態分析........................13
2.2 分析軟體(ANSYS)..............................14
2.3 有限元素軟體(ANSYS)分析流程..................15
2.3.1前處理................................15
2.3.2求解器................................17
2.3.3後處理................................19
2.4 有限元素收歛性分析結果.......................29
第三章實驗分析........................................31
3.1 儀器設備介紹.................................31
3.1.1頻譜分析儀HP35670A....................31
3.1.2加速度規..............................32
3.1.3微型麥克風............................32
3.1.4無響箱................................32
3.2 實驗架構介紹.................................36
3.3 實驗分析流程.................................39
第四章實驗與分析結果討論..............................44
4.1 有限元素分析組桿前自然頻率探討...................44
4.2 有限元素分析組桿前挫曲探討.......................54
4.3 有限元素分析組桿後自然頻率探討...................60
4.4 有限元素分析組桿後的挫曲分析探討.................65
4.5 有限元素分析之高爾夫球頭與高爾夫球體接觸分析.....70
4.6 實驗結果高爾夫球頭動態特性.......................76
4.7 實驗結果高爾夫球頭聲音特性探討...................81
4.8 高爾夫球頭聲音特性與振動關聯性...................98
第五章 結論與建議....................................100
5.1 結論............................................100
5.2 建議............................................101
參考文獻.............................................102
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